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蒸发、吸热与内能的关系

  我们在学习蒸发与沸腾的时候,书上有这样一段话:“液体蒸发时温度降低,说明它要从周围的物体吸收热量。因此液体蒸发有致冷作用。”有的同学对这句话的理解是:有“致冷作用”,就是液体蒸发需要从外界环境吸热,不从外界环境吸热液体就不能蒸发,这样理解是不对的。液体蒸发与液体吸热之间并没有直接关系。例如,

一杯开水,当它温度高于周围环境温度的时候就是一边蒸发一边对外放热。

  我们已经学过分子动理论,就可以从微观上理解蒸发过程。蒸发是液体分子从液体表面分离出去的过程。因为分子从液体表面跑出去时需要在表面层中克服分子引力,所以能挣脱分子引力束缚的是那些分子动能较大的液体分子,留下来的是动能比较小的分子,蒸发的结果是使留在液体中的分子的平均热运动动能变小,这样液体的内能就变小,宏观上看就是液体分子蒸发,吸收液体热量,液体温度降低。但是,这并不能说明液体就一定需要从周围环境中吸热。当液体比周围环境温度高时将对外放热。

  由此可以看出液体蒸发致冷指的是蒸发出来的气体从液体中吸收热量,使液体温度降低。例如水蒸发成水蒸汽的过程中,是水蒸汽从水中吸收热量,水的温度降低,而不是水蒸汽从周围环境中吸收热量。水蒸汽、水、外界环境这是三个独立的概念。

  液体吸热还是放热则是由液体温度与环境温度比较决定的。液体蒸发与液体吸热其实有四种情况:

  1.液体蒸发,伴随液体温度下降并吸热。它是液体分子蒸发吸收液体热量,液体温度降低,低于周围环境温度,满足热传递条件,液体吸收热量。

  2.液体蒸发,伴随液体温度下降并放热。比如一杯开水,它是液体分子蒸发吸收液体热量,但液体温度高于环境温度,所以液体也对外界环境放热。

  3.液体蒸发,伴随液体温度上升并吸热。比如烧水,它是液体分子蒸发吸收液体热量,而液.体温度同时又低于加热源温度,所以液体吸收外界热量,温度上升。

  4.液体蒸发,伴随液体温度不变并吸热。比如水烧开了,液体蒸发并沸腾,温度不变,但吸收热量。所以,液体蒸发致冷与液体吸热是两个概念,不能混为一谈。


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